JP2017174967A - 基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に紫外線を照射することにより、上記基板パターン倒壊抑制用処理材膜を除去する除去工程を備える基板処理方法。
[2] 上記除去工程を酸素及び窒素の少なくとも一方を含む雰囲気中で行う上記[1]に記載の基板処理方法。
[3] 上記除去工程を酸素を含む雰囲気中で行い、この雰囲気における酸素濃度が1容量%以上である上記[2]に記載の基板処理方法。
[4] 上記紫外線が、172nm及び185nmの少なくとも一方の波長を含む上記[1]〜[3]のいずれかに記載の基板処理方法。
[5] 上記パターン付き基板が、基板パターン倒壊抑制用処理材膜で埋め込まれている上記[1]〜[4]のいずれかに記載の基板処理方法。
[6] 上記除去工程において加熱処理を行う上記[1]〜[5]のいずれかに記載の基板処理方法。
[7] 上記加熱処理の温度が30℃以上400℃以下である上記[6]に記載の基板処理方法。
[8] 上記基板パターン倒壊抑制用処理材が、塗膜形成成分と溶媒とを含有し、上記塗膜形成成分が、ビニル系樹脂、ノボラック系樹脂、多糖類、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、分子量が100以上3,000以下の化合物又はこれらの組み合わせである上記[1]〜[7]のいずれかに記載の基板処理方法。
[9] 上記溶媒が、アルコール類、多価アルコールのアルキルエーテル類、ヒドロキシカルボン酸エステル類、ヒドロキシケトン類又はこれらの組み合わせである上記[8]に記載の基板処理方法。
[10] 上記パターン付き基板が、ケイ素原子又は金属原子を含有する上記[1]〜[9]のいずれかに記載の基板処理方法。
[11] 基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板を、オゾン及び活性酸素の少なくとも一方を含む雰囲気下で、上記基板パターン倒壊抑制用処理材膜を除去する除去工程を備える基板処理方法。
当該基板処理方法は、除去工程を備える。当該基板処理方法は、除去工程を備えることで、膜除去性、塗布性及びパターン倒壊抑制性に優れる。
本工程では、基板パターン倒壊抑制用処理材を、パターン付き基板に塗布し、乾燥することにより、基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板を得る。基板パターン倒壊抑制用処理材については後述する。
基板パターン倒壊抑制用処理材は、通常、塗膜形成成分(以下、「[A]塗膜形成成分」ともいう)と、溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)とを含有する。基板パターン倒壊抑制用処理材は、本発明の効果を損なわない範囲において、[C]添加剤等の他の成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
[A]塗膜形成成分としては、基板パターン倒壊抑制用処理材の乾燥後も塗膜として残る化合物であれば、特に限定されず、通常、分子量が100以上の化合物である。[A]塗膜形成成分は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[B]溶媒は、[A]塗膜形成成分及び他の成分を溶解又は分散させる成分である。[B]溶媒としては、極性溶媒が好ましい。極性溶媒としては、水及び極性有機溶媒が好ましい。
基板パターン倒壊抑制用処理材は、本発明の目的を損なわない範囲で、さらに、必要に応じて[C]添加剤を含有することができる。
基板パターン倒壊抑制用処理材は、[A]塗膜形成成分、[B]溶媒及び必要に応じて他の成分を混合した後、得られた溶液を例えば孔径0.02μm程度のフィルターでろ過することにより調製することができる。基板パターン倒壊抑制用処理材の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、1質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、25質量%がさらに好ましく、15質量%が特に好ましい。
本工程では、基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に紫外線を照射することにより、上記基板パターン倒壊抑制用処理材膜を除去する。
当該基板処理方法を行うための装置としては、例えば基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板が載置される載置台と、上記載置台に載置された上記パターン付き基板が収容される所定雰囲気の処理室と、上記処理室内の上記パターン付き基板を加熱するための加熱部と、上記処理室内の上記パターン付き基板に紫外線を照射する紫外線照射部と、上記所定雰囲気を形成するための酸素及び/又は窒素を含むガスを上記処理室へ供給する供給部とを有する除去処理ユニットを備える基板処理装置等を挙げることができる。
重合体である[A]塗膜形成成分の重量平均分子量(Mw)は、東ソー社のGPCカラム(「G2000HXL」1本、「G3000HXL」1本、及び「G4000HHR」)を用い、流量:1.00mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、ポリスチレン標準試料(アジレント・テクノロジー社の「EasicalPS−1」)を標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフ(東ソー社の「HLC−8220」)を用いて測定した。
[合成例1](化合物(A−1)の合成)
窒素雰囲気下において、100mLの三口フラスコに、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15gと、重合体末端への水溶性官能基の導入と分子量調節を行うための化合物としての1−チオグリセロール0.87gとを市販のイソプロパノール(IPA)35gに溶解させ、重合開始剤としてのジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.06gを添加し、80℃に加熱して重合を開始した。そのまま7時間撹拌した後、加熱を止め冷却し、重合体である化合物(A−1)のイソプロパノール溶液を得た。得られた化合物(A−1)のMwは3,100、Mw/Mnは1.9、低分子量重合体含有量は0.08質量%であった。
温度計、コンデンサー及びマグネチックスターラーを備えた1,000mL3口フラスコに、窒素雰囲気下、m−クレゾール67.5g、ホルムアルデヒド50.7g及びメチルイソブチルケトン300gを仕込み、室温にて溶解させた。得られた溶液に、溶液温度40℃にて、パラトルエンスルホン酸3.58gを加え、次に、溶液温度を80℃にして11時間熟成させた。熟成後、フラスコを溶液温度が室温になるまで冷却した。この反応溶液をメタノール5,000mLに加え、析出した赤茶色の固形物を、ろ過にてメタノール溶液を除去することにより回収した。次いで、メタノール及び水の混合溶液(各300g)を用いて、掛け流し洗浄を行い、60℃で一晩減圧乾燥することにより、重合体である下記式(A−2)で表される構造単位を有する化合物を得た。得られた化合物(A−2)のMwは5,000であった。
基板パターン倒壊抑制用処理材の調製に用いた化合物(A−1)及び(A−2)以外の成分について以下に示す。
A−3:ポリ(ヒドロキシスチレン)[重量平均分子量:11,000](Aldrich社)
B−1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
合成例1で得られた化合物(A−1)25質量部を、溶媒(B−1)100質量部に溶解させることにより、基板パターン倒壊抑制用処理材(J−1)を調製した。
調製例1において、化合物(A−1)の代わりに化合物(A−2)又は(A−3)を用いた以外は調製例1と同様にして基板パターン倒壊抑制用処理材(J−2)又は(J−3)を調製した。
[実施例1〜10]
(基板パターン倒壊抑制用処理材膜の形成)
下記表1に示す各基板パターン倒壊抑制用処理材を、シリコンウエハ基板上に簡易スピンコーター(ミカサ社の「1H−DX2」)を用いて、清浄空気中、回転数500rpmの条件で塗布した。なお、シリコンウエハとしては、高さ380nm/ピラー凸部上面における幅35nm/ピラー高さ方向中央部における断面幅20nmのピラーが各ピラー間の距離が100nm(ピラー幅方向中央部基準)で密に形成されたシリコンウエハを用いた。その後、ホットプレートにて120℃で60秒間加熱を行うことで、基板パターン倒壊防止抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板をそれぞれ得た。
上記作製した基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に、下記方法に従い、紫外線を照射した。表1の紫外線照射時の加熱温度における「−」は、室温で紫外線照射したことを示す。
Xeエキシマランプ(ウシオ電機社、波長172nm、10mW/cm2)
低圧水銀ランプ(ウシオ電機社、水銀の蒸気圧1〜10Pa)
(清浄空気中)
パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に、清浄空気中で、30分間、紫外線照射を行った。実施例3及び8については、紫外線照射中、100℃で加熱処理を行った。
(窒素雰囲気中)
パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に、窒素雰囲気中で、60分間、紫外線照射を行った。紫外線照射中、100℃で加熱処理を行った。
上記シリコンウエハ基板上に、水を、簡易スピンコーター(ミカサ社の「1H−DX2」)を用いて、清浄空気中、回転数500rpmの条件で塗布した。その後、回転数500rpmで60秒間処理し、ホットプレートにて120℃で60秒間加熱して、水を乾燥させたパターン付き基板を得た。
上記調製したパターン倒壊抑制用処理材の塗布性、基板パターン倒壊抑制用処理材膜の膜除去性及びパターン倒壊抑制性について、下記方法に従い、評価を行った。評価結果を表1に合わせて示す。
上記作製した基板パターン倒壊防止抑制用処理材膜で被覆された各シリコンウエハ基板について、中心から円周方向に向かう筋状の欠陥(ストリエーション)の有無を目視にて観察した。塗布性は、筋状の欠陥(ストリエーション)がなければ「A」(極めて良好)と、欠陥が部分的にあった場合には「B」(良好)と、欠陥が全面にあった場合には「C」(不良)と評価した。比較例1においては、塗布性の評価を行わなかった。
上記除去処理を行った後の基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆された基板の断面を切り出し、その断面を観察した。膜が消失していた場合は「A」(極めて良好)と、膜厚が処理前より20%以上減じていた場合は「B」(良好)と、膜厚減少が20%以下であった場合は「C」(不良)と評価した。比較例1においては、膜除去性の評価を行わなかった。
上記除去処理を行った後のパターン付き基板の倒壊率を、上記FE−SEMにて観察し、観察画面上で求めた。パターン倒壊抑制性は、90%を超えるパターンについて倒壊抑止が出来ている場合は「A」(極めて良好)と、70%を超え90%以下のパターンについて倒壊抑止が出来ている場合は「B」(良好)と、倒壊抑止出来たパターンが70%以下の場合は「C」(不良)と評価した。
Claims (11)
- 基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板に紫外線を照射することにより、上記基板パターン倒壊抑制用処理材膜を除去する除去工程を備える基板処理方法。
- 上記除去工程を酸素及び窒素の少なくとも一方を含む雰囲気中で行う請求項1に記載の基板処理方法。
- 上記除去工程を酸素を含む雰囲気中で行い、この雰囲気における酸素濃度が1容量%以上である請求項2に記載の基板処理方法。
- 上記紫外線が、172nm及び185nmの少なくとも一方の波長を含む請求項1、請求項2又は請求項3に記載の基板処理方法。
- 上記パターン付き基板が、基板パターン倒壊抑制用処理材膜で埋め込まれている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 上記除去工程において加熱処理を行う請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 上記加熱処理の温度が30℃以上400℃以下である請求項6に記載の基板処理方法。
- 上記基板パターン倒壊抑制用処理材が、塗膜形成成分と溶媒とを含有し、上記塗膜形成成分が、ビニル系樹脂、ノボラック系樹脂、多糖類、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、分子量が100以上3,000以下の化合物又はこれらの組み合わせである請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 上記溶媒が、アルコール類、多価アルコールのアルキルエーテル類、ヒドロキシカルボン酸エステル類、ヒドロキシケトン類又はこれらの組み合わせである請求項8に記載の基板処理方法。
- 上記パターン付き基板が、ケイ素原子又は金属原子を含有する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 基板パターン倒壊抑制用処理材膜で被覆されたパターン付き基板を、活性酸素及びオゾンの少なくとも一方を含む雰囲気下で、上記基板パターン倒壊抑制用処理材膜を除去する除去工程を備える基板処理方法。
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